Xαρακτηρισμός του χόνδρου στην άρθρωση του γόνατος με μαγνητική τομογραφία σε συνδυασμό με τεχνικές ανάλυσης εικόνας

Abstract

Objective: The purpose of this study is the detection of knee cartilage lesions with 3Tesla MR imaging combined with image analysis techniques. This is of particular interest among young patients with traumatic chondral defects that may remain undetected with conventional MR imaging and may predispose to early degeneration of the knee joint.A variety of textural features extracted from conventional sequences will be analysed by the use of dedicated software that was produced for this purpose. The regions of interest will be extracted from the articular surfaces of the medial, lateral and patellofemoral compartment of the knee in coronal, sagittal and axial plane, including the medial femoral and tibial condyle, the lateral medial and tibial condyle, the patella and the trochlear groove. A combination of morphological parameters and textural characteristics of the cartilage will be assessed. Arthroscopy will be used as the standard of reference for normal and traumatic cartilage lesions. Material and Methods: Fifty-three young patients with traumatic rupture of the anterior cruciate ligament and concomitant meniscal and chondral lesions underwent MRI and arthroscopy. Two patient groups were formed, the first with 28 patients without cartilage defects and the second with 16 patients, with established cartilage defect in the medial femoral condyle (MFC). From the later group, 4/16 patients had also a chondral defect in the medial tibial condyle (MTC). A total of 40 textural features were calculated from the MR images including intensity, uniformity and contrast by the use of a special software.Results: Three textural features with statistically significant differences found to discriminate normal from pathologic cartilage at the MFC. In addition to that, three distinct textural features found to have a statistically significant difference between the cartilage of the MTC between the two groups, although in 12 cases there was no obvious cartilage defect. Conclusion: Texture analysis may be applied to a selected group of patients, especially in young subjects with traumatic cartilage injuries of the knee joint, as a modified MRI to improve the detection of cartilage defect

Σκοπός της μελέτης Αντικείμενο της μελέτης αυτής είναι η πρώιμη διάγνωση των αλλοιώσεων του χόνδρου της άρθρωσης του γόνατος με Μαγνητική Τομογραφία(ΜΤ ) 3 TESLΑ σε συνδυασμό με τεχνικές ανάλυσης εικόνας.Η ανάγκη αυτή προέκυψε λόγω της περιορισμένης δυνατότητας να αναδειχθούν με την ΜΤ χόνδρινες αλλοιώσεις σταδίων Ι,ΙΙ, με αποτέλεσμα να μη γίνεται έγκαιρα η θεραπευτική παρέμβαση, που στόχο έχει ή να αποκαταστήσει αναστρέψιμες βλάβες ή να καθυστερήσει την εξέλιξη της ήδη υπάρχουσας εκφύλισης του χόνδρου, που οδηγεί στην οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ) ,( ιδιαίτερα σε νέα άτομα). Με την βοήθεια του υπολογιστή θα αναλυθούν τόσο μορφολογικές παράμετροι (σχήμα, πάχος, καμπυλότητα κ.α.), όσο και χαρακτηριστικά υφής (ένταση, ομοιογένεια, αντίθεση κ.α ) του αρθρικού χόνδρου με τομές σε 3 επίπεδα (στεφανιαίο, οβελιαίο, εγκάρσιο) με ακολουθίες πυκνότητας πρωτονίων και στα τρία διαμερίσματα (έξω μηριαίου κονδύλου-έξω κνημιαίου κονδύλου, έσω μηριαίου κονδύλου-έσω κνημιαίου κονδύλου-, επιγονατίδας-μηριαίας τροχιλίας). Με την χρήση επίσης στατιστικών μεθόδων θα εντοπισθούν όλα τα παραπάνω, με αποτέλεσμα να διαχωρισθούν οι κατηγορίες των αλλοιώσεων μεταξύ τους με στατιστική σημαντικότητα Υλικό και Μέθοδοι: Στη μελέτη συμμετείχαν πενήντα τρεις νέοι ασθενείς με τραύμα σε ένα γόνατο, οι οποίοι υποβλήθηκαν σε μαγνητική τομογραφία και αρθροσκόπηση. Τα χαρακτηριστικά υφής του αρθρικού χόνδρου του γόνατος υπολογίστηκαν από τις εικόνες ΜΤ και σχηματίστηκαν δύο κατηγορίες, η μια περιελάμβανε 28 φυσιολογικά γόνατα και η άλλη 16 με παθολογικό μόνο τον χόνδρο του έσω μηριαίου κονδύλου (ΕσΜΚ) Αποτελέσματα: Βρέθηκαν χαρακτηριστικά υφής με στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο κατηγοριών μόνο στον έσω μηριαίο κόνδυλο (ΕσΜΚ) και έσω κνημιαίο κόνδυλο (ΕσΚΚ). Ο συνδυασμός τριών χαρακτηριστικών υφής στον ΕσΜΚ ή στον ΕσΚΚ προκάλεσε μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των κατηγοριών καθιστώντας έτσι πιο εμφανείς τις αλλαγές στην υφή του χόνδρου λόγω τραυματισμού. Ο παθολογικός χόνδρος του ΕσΜΚ βρέθηκε με περισσότερη ανομοιογένεια των τόνων του γκρι και χαμηλότερη ανισοτροπία υφής και ο χόνδρος του ΕσΚΚ αν και φυσιολογικός στην ΜΤ και αρθροσκόπηση, βρέθηκε να έχει χαμηλότερη ανισοτροπία υφής συγκρινόμενη με τον φυσιολογικό χόνδροΣυμπέρασμα: Η ανάλυση υφής θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε επιλεγμένη ομάδα ασθενών με τραυματικές χόνδρινες κακώσεις της άρθρωσης του γόνατος, ως επικουρική μέθοδος της συμβατικής ΜΤ για να βελτιώσει την ανίχνευση των χόνδρινων αλλοιώσεων.